根據(jù)中國載人航天工程辦公室發(fā)布的消息，我國空間站的核心艙“天和”號與長征五號B遙二運載火箭組合體已轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)，正在進(jìn)行發(fā)射前的準(zhǔn)備工作。
中國空間站天和核心艙器箭組合體轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)（圖片來源見水?。?/span>
回顧人類的航天史，當(dāng)把人類送入太空還處于概念和想象中時，齊奧爾科夫斯基、馮·布勞恩等航天界的先驅(qū)們就已經(jīng)提出了空間站的設(shè)想。從國外載人航天技術(shù)的發(fā)展過程看，發(fā)射和運行大型空間站，讓航天員在太空與地面間穿梭成為日常，是載人航天技術(shù)走向成熟的標(biāo)志。
從2003年神舟五號首次將中國航天員送入太空至今，在18年的歲月中，我國的載人航天工程已經(jīng)成功進(jìn)行了載人飛船和短期空間實驗室的發(fā)射和運行，完成了1992年中央批準(zhǔn)立項時提出的“三步走”規(guī)劃中的前兩步，即將邁向自己的“成人禮”——建設(shè)長期有人駐留的大型空間站。
為什么各國紛紛要建空間站？別急，看完這篇，你就知道了。
Part.1
具有軍事化色彩的空間站
在上世紀(jì)六十年代初美蘇剛剛掌握載人航天技術(shù)時，就提出了各自的空間站計劃。除了在宣傳上占據(jù)先機、顯示自己國家技術(shù)實力的強大外，當(dāng)時兩國設(shè)計的空間站還帶有強烈的軍事色彩。
蘇聯(lián)早期的軍用空間站使用了“禮炮”的名稱，甚至還將一門機炮安裝到了禮炮3號空間站上，在沒有航天員駐留時，在太空中真的鳴響了“禮炮”，進(jìn)行了一次實彈射擊試驗。
美國也曾經(jīng)提出過MOL項目，通過航天員的在軌操作來監(jiān)視蘇聯(lián)的軍事動態(tài)。由于當(dāng)時美國尚未掌握交會對接技術(shù)，因此MOL設(shè)想對雙子星飛船進(jìn)行改進(jìn)，將航天員直接放入空間站內(nèi)發(fā)射到太空中，完成一個月的偵查任務(wù)后返回。
禮炮3號同款機炮 （來源：russianspaceweb.com）
不過在之后的時間里，無人偵查衛(wèi)星的發(fā)展使得空間站的軍事功能變得越來越?jīng)]有必要。
在空間站工程技術(shù)發(fā)展的同時，空間站存在的目的和執(zhí)行的主要任務(wù)也逐步回歸了航天先驅(qū)們的“初心”：人類飛往深空的前哨站，人類在太空中的大型科學(xué)實驗平臺。
Part.2
進(jìn)入太空也許是每個人夢寐以求的事情，但長期呆在太空中可能并不是一件十分輕松的事情。未來，要讓航天員愉快舒適的完成火星之旅，我們必須先搞清楚長時間的太空飛行究竟會對人體產(chǎn)生怎樣的影響。
2019年，一篇發(fā)表在《科學(xué)報告》（ScientificReports）上的論文發(fā)現(xiàn)，當(dāng)航天員在太空中生活久了之后，航天員身體上的微生物群落情況也會相應(yīng)地發(fā)生變化。更有趣的是，一旦結(jié)伴去了太空，航天員小伙伴們腸道中的細(xì)菌的種類和組分會變得越來越一致。
去年，美國科學(xué)家對完成長時間航天飛行的航天員大腦進(jìn)行了核磁共振掃描分析，發(fā)現(xiàn)航天員們的大腦的體積有所膨脹，某些結(jié)構(gòu)的形狀還發(fā)生了改變。
國際空間站 （來源：NASA）
這兩項研究是長期太空飛行效應(yīng)研究的一個縮影，而研究對象都是曾經(jīng)在國際空間站上工作的航天員。目前，國際空間站是唯一一個可供航天員長期駐留太空的航天器，航天員在空間站上的平均工作時間大約為6個月。
除了考察太空飛行對人的影響外，空間站還可以測試未來可能用于太空飛行的各種技術(shù)設(shè)備。
目前，正在空間站上使用的ECLSS系統(tǒng)可以將各種使用過的水，甚至是航天員的尿液進(jìn)行匯集處理，并再次產(chǎn)生潔凈的、可供飲用的水。技術(shù)人員們希望這個系統(tǒng)在國際空間站上測試改進(jìn)后，未來能夠用到火星上。
當(dāng)然，長期“喝尿”會不會讓航天員心理崩潰，可能也是需要研究的課題之一。
空間站也有望成為航天器飛向深空或降落行星前的中轉(zhuǎn)站。美國正在計劃建設(shè)的“深空門戶”月球軌道空間站，就將在未來承擔(dān)起這一職能。
總之，人類如果想親身飛往更遙遠(yuǎn)的太空，空間站必然是第一站。
雖然空間站運行在低地球軌道上，與地面的距離不過幾百公里，相比于月球火星等天體與地球的距離，顯得“近在咫尺”。但是這里已經(jīng)進(jìn)入了太空，可以獲得微重力環(huán)境，也就是我們俗稱的“失重”環(huán)境。這種在地面上難以長時間獲得的特別環(huán)境，讓空間站成為了理想的科學(xué)實驗平臺。
比如說，在太空中，原子團(tuán)由于重力的消失會獲得不同的運動形態(tài)，科學(xué)家們可以利用這一變化，在空間實驗室中對更加準(zhǔn)確的冷原子鐘進(jìn)行試驗。原子鐘是北斗等衛(wèi)星定位系統(tǒng)的核心元件，高精度的原子鐘未來有望讓衛(wèi)星定位變得更加準(zhǔn)確。
同時，由于重力的“消失”，再也不會有“水往低處流”的現(xiàn)象，可以對流體力學(xué)問題展開新的研究。
而脫離了大氣層的阻擋和干擾，觀測儀器還可以接收到伽馬波段的天體輻射信號。伽馬射線雖然對人體有害，但卻攜帶了宇宙中最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象的信息，通過伽馬波段的觀測，科學(xué)家們可以了解黑洞和中子星等天體變化的規(guī)律，以及太陽耀斑發(fā)生的規(guī)律。在太空中培育農(nóng)作物，不但可以為未來在月球或者火星種菜做一些探索，還能對重力影響植物生長的情況作出研究。
以上這些實驗內(nèi)容，都已經(jīng)在“天宮二號”空間實驗室開展過。作為我國大型空間站的“初代型號”，在軌運行期間，天宮二號已經(jīng)顯示出了作為太空穩(wěn)定大型實驗平臺的優(yōu)勢。
其實，在航天飛機尚未退役的年代，類似的實驗還可以通過航天飛機貨艙中安置的SpaceLab實驗艙來完成，我國的實踐十號返回式衛(wèi)星，也是一個理想的空間微重力實驗平臺。
然而，航天飛機和返回式衛(wèi)星在太空逗留的時間無法和空間站相提并論，無法進(jìn)行長期持續(xù)的實驗。而衛(wèi)星中的實驗裝置不但體積規(guī)模受限，還無法由航天員操作完成一些復(fù)雜的操作。
從國際空間站二十年來運行的情況看，其搭載的科學(xué)實驗不但產(chǎn)生了不少重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，還“反哺”了地球，將不少成果應(yīng)用到了國計民生中。
建成后的中國空間站 （來源：參考內(nèi)容1）
未來，在我國的大型空間站完成建設(shè)后，將有兩個專門的實驗艙承載科學(xué)實驗設(shè)施，開展規(guī)模更大、更加豐富的科學(xué)實驗，中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心等多家科研單位在其中將扮演重要角色。
在計劃的十余年運行期間，獲得的實驗樣品可以由航天員在返回地球時捎帶回地面，新的實驗設(shè)備也可以由貨運飛船上送到空間站中，不斷為我國的科學(xué)研究產(chǎn)出新的成果。
此外，對于國際上愿意和我們合作的國家，我們不但可以將國外的實驗裝置載入我國的空間站進(jìn)行實驗，還能夠在空間站規(guī)模擴(kuò)大時直接融入國外研制的符合我國空間站標(biāo)準(zhǔn)的艙段。
Part.3
下一代航天人的啟明星
2013年6月天宮一號任務(wù)期間，航天員王亞平在太空進(jìn)行了我國首次太空授課。當(dāng)時聽講的中小學(xué)生，可能有不少都已經(jīng)進(jìn)入了大學(xué)，有些可能正在航天和空間科學(xué)相關(guān)的專業(yè)學(xué)習(xí)，將要成為未來航天發(fā)展的主力軍。
王亞平正在進(jìn)行太空授課 （來源：中國載人航天工程網(wǎng)）
